复杂结构井井眼清洁技术研究进展

复杂结构井在海洋油气田、老油田和低渗透油气田开发中应用广泛,但该井型的大斜度井段和水平井段易出现井眼清洁问题,造成卡钻等事故,从而影响机械钻速和井下安全,制约了复杂结构井技术的发展。文中分别从井眼清洁的主要影响因素、数学模型及岩屑床清洁工具等方面,对井眼清洁技术进行了系统综述。通过分析井眼清洁的主要影响因素,结果表明,井斜角在30~60°时岩屑床最难清除,增加环空流速、钻杆转速和调整钻井液性能,可在一定程度上提高井眼清洁效果。此外,分析了描述岩屑运移规律的经验模型、分层理论模型及岩屑床清除工具,并对未来井眼清洁数学模型和井眼清洁技术发展趋势进行展望,为今后深入研究井眼清洁问题提供了参考。     

减摩工具及其应用

减小井下摩阻是大位移井钻井中的一个重要技术问题,使用减摩工具是解决这一问题的有效途径。重点介绍了非旋转钻杆护箍(NRDPP)的结构、降扭减摩机理、使用方法和注意事项以及应用效果,对其它几种减摩工具,如钻杆轴承短节、DSTR短节、低扭矩钻杆的结构和特点仅作了简单介绍,对使用和研究该类工具有借鉴意义。     

自旋转岩屑清洗工具模拟计算与分析

现有岩屑清洗工具通过钻杆旋转对环空岩屑进行清洗,因钻杆转速较低,所以会影响工具的井眼清洁效率。鉴于此,设计了一种自旋转岩屑清洗工具。该工具可通过钻杆内部涡轮来实现叶片的高速旋转清洗。采用计算流体动力学对该工具的工作流场进行数值模拟分析,并设计了涡轮叶片的结构。从流线图、速度场和扭矩等角度对工具的清洗能力进行分析,分析结果表明:自旋转岩屑清洗工具比叶片固定式井眼清洁工具的流速提高了1.4倍,高转速下的平均周向涡流速度比低转速下的平均周向涡流速度提高约0.78 m/s。这说明自旋转岩屑清洗工具可使流体携岩和清岩的能力迅速提高,更有利于岩屑的携带和清除。所得结论可为自旋转岩屑清洗工具后续的研制和应用提供理论支持。     

柔性短节对RSBHA导向力特征的影响分析

旋转导向系统是实现井眼轨迹精确控制的核心工具,代表了当前井眼轨迹控制技术的最高水平.在带旋转导向工具的底部钻具组合(RSBHA)中,都带有柔性短节,但至今未发现有关柔性短节对旋转导向工具控制效果影响的文献.文章在建立了带位移工作方式旋转导向工具的底部钻具组合(RSBHA)的三维小挠度力学分析模型的基础上,加入柔性短节的连续条件,采用加权余量法对模型进行了求解.分析了柔性短节位置及长度对RSBHA侧向力的影响规律,并对RSBHA进行了实例计算分析.静力学结果表明,在不同的RSBHA工作模式下,柔性短节长度和位置对钻头侧向力的影响规律不同,柔性短节材料对钻头侧向力的影响较小,而稳定器间距具有较大影响,国外公司的RSBHA结构已经过优化.     

井眼清洁工具沿全井段分布位置的计算方法

实践表明,应用井眼清洁工具,可以大幅度提高水平井大斜度段和水平段的岩屑床清除效率。但由于井眼清洁工具的有效作用距离有限,需要沿大斜度段和水平段布置多个井眼清洁工具才能达到较好的岩屑床清除效果,而目前对计算井眼清洁工具布置数量的方法研究较少。根据岩屑床休止井斜角实验研究结果,提出了井眼清洁工具沿大斜度井段分布数量的模拟计算方法。现场试验表明,该方法能够满足工程需要。     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。     

湿接头水平井测井中的技术难点

钻杆输送湿接头水平井测井技术是目前在各类大斜度井、水平井测井中运用最成熟的测井技术.介绍了湿接头水平测井工艺,以及现场运用中存在的主要问题并提出了解决措施.如井下仪器串上传的张力信号;带推靠器仪器的井眼姿态控制,使用爬行器短节保持方向稳态,井下仪器组合调整短节,保持方向固定;合理设计刚性段长度,设置适应井眼的柔性短节以保证仪器顺利通过井眼.实践证明运用该湿接头水平井测井工艺取得了较好效果,但还需进一步改进其工艺缺陷.     

格兰特钻具公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准的钻杆、钻铤、加重钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件,并提供相应的服务。     

国民油井格兰特公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准扣型的钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件,并提供相应的服务。通过格兰特公司独特的、从工厂生产到市场使用一体化的全过程管理,使产品质量和使用性能都达到最优。     

钻杆旋转影响大斜度井段岩屑分布的数值模拟

为了研究钻杆旋转对复杂结构井大斜度井段环空岩屑分布状态的影响规律和钻井液-岩屑两相流动压降的变化规律,应用三维建模软件建立了复杂结构井大斜度井段物理模型,应用CFD动网格运动模型模拟钻杆在环空的旋转效果,流动域内采用Realizable涡黏模型近似求解钻井液-岩屑两相纳维-斯托克斯方程。模拟结果显示,钻杆旋转作用使岩屑沿井眼周向呈非对称状分布,钻杆旋转能够提高钻井液对岩屑沿切向的拖曳程度,显著提高了井眼清洁效果。根据CFD数值模拟结果,应用最小二乘法,结合Buckingham-π定理,建立了岩屑床比面积模型和环空压降计算模型。     

SandSentry声波遥测系统

正SandSentry声波遥测系统是XACT公司研发的一种能与钻杆配合、具有感应功能的井下工具。该工具既可以作为中继器将声波信号传输至地面,也可以作为单独的测量节点探测井下数据。由于井下测量信号的传输都通过钻杆完成,因此利用该工具能够测量井眼内任一点的数据。SandSentry声波遥测系统与钻杆的连接方式和钻杆之间的连接方式一样,在钻杆上每隔1 200~1 500m安装一套SandSentry声波遥测系统,作为一个测量节点,可以测量钻柱内外的温度和压力、钻具的重量和扭     

钻杆轴向运动对水平井段岩屑床的清洗效果

为了研究倒划眼或短起下钻对水平井段岩屑运移规律的影响、指导现场短起下钻作业和短起下钻时对井眼清洁程度的评价,基于CFD数值模拟方法并结合欧拉双流体模型,探讨了钻杆起钻速度、钻井液黏度等参数对岩屑床破坏作用的机制。研究结果表明:(1)起钻速度介于0.10～0.25 m/s时,钻杆起钻这种轴向运动只破坏了原始的岩屑床形态,使岩屑重新沿轴向扩散分布,对提高井眼清洁效率没有作用;(2)当起钻速度大于0.25 m/s时,钻井液的反向流动冲蚀作用使岩屑重新堆积成较高的丘状岩屑床,有可能影响再次下钻,增加了卡钻风险;(3)钻井液黏度小于30 mPa·s时,环空岩屑运移以钻杆的机械拖拽作用为主导;(4)钻井液黏度大于30mPa·s时,环空岩屑运移以抽吸压力作用为主导;(5)钻井液黏度固定时,钻杆轴向运动速度选择不合理有可能导致井内压力波动增大,增加了井涌和溢流的风险。进而提出建议:现场在起下钻作业时,井眼内钻井液黏度小于30 mPa·s时使用0.25～0.75 m/s的起钻速度,钻井液黏度大于30 mPa·s则使用0.10～0.25 m/s的安全起钻速度。     

带旋转导向工具的底部钻具组合动态应力有限元分析及优化

旋转导向钻井系统代表了当前井眼轨迹控制技术的最高水平,是一种能够在复杂工作环境中运行的高尖端技术产品。实际应用过程中,国外公司一方面利用井下振动监测装置来控制带旋转导向工具的底部钻具组合的振动,起到保护旋转导向工具和确保井下测量数据的准确性的作用,另一方面通过优化该组合的结构,尽可能减少因振动问题而造成的作业参数调整次数。文章针对具有超长细比特征的带旋转导向工具的底部钻具组合,运 用有限元结点迭代方法,研究不同结构的带旋转导向工具的底部钻具组合的动力学特性,并对实际工程中使用的带旋转导向工具的底部钻具组合结构进行优化。计算结果表明,合理安放稳定器和柔性短节能够有效地减少振动频率和应力峰值;对于现在实际使用的带旋转导向工具的底部钻具组合,柔性短节的合理安装位置为距离钻头６～８ｍ。     

国民油井格兰特公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准扣型的钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件,并提供相应的服务。通过格兰特公司独特的、从工厂生产到市场使用一体化的全过程管理,使产品质量和使用性能都达到最优。格兰特中国总部和销售机构设在北京,公司的销售人员和专业技术人员随时为客户提供全方位的服务和技水支     

导向尾管钻井技术

<正>2006-2009年,Baker Hughes公司与Statoil ASA公司共同开发了导向尾管钻井系统(steerable drilling liner system,SDL)。该系统由送入工具、推进器、发动机、扩眼钻头、扩眼钻头驱动短节、导向BHA、尾管和钻杆组成,结合了Baker Hughes公司的EZLine尾管钻井系统、AutoTrak旋转导向系统、X-treme井下     

格兰特钻具公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准扣型的钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件。并提供相应的服务。通过格兰特公司独特的、从工厂生产到市场使用一体化的全过程管理,使产品质量和使用性能达到最优。格兰特中国总部和销售机构设在北京,公司的销售人员和和专业技术人员随时为客户提供全方位的服务和技术支持。公司在中国江苏省姜堰市设有独资子公司——格兰特(江苏)钻具有限公司,主     

格兰特钻具公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准扣型的钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件,并提供相应的服务。通过格兰特公司独特的、从工厂生产到市场使用一体化的全过程管理,使产品质量和使用性能达到最优。格兰特中国总部和销售机构设在北京,公司的销售人员和和专业技术人员随时为客户提供全方位的服务和技术支持。公司在中国江苏省姜堰市设有独资子公司——格兰特(江苏)钻具有限公司,主     

格兰特钻具公司

<正>国民油井格兰特公司是全球最大的钻杆及钻柱产品供应商,在全球范围内的市场占有率超过50%。公司生产、销售各种规格尺寸的专利扣型及API标准扣型的钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆、短接、短钻杆及其他钻柱附件,并提供相应的服务。通过格兰特公司独特的、从工厂生产到市场使用一体化的全过程管理,使产品质量和使用性能达到最优。格兰特中国总部和销售机构设在北京,公司的销售人员和和专业技术人员随时为客户提供全方位的服务和技术支持。公司在中国江苏省姜堰市设有独资子公司——格兰特(江苏)钻具有限公司,主     

井眼清洁工具流场及岩屑运移数值模拟分析

在大位移井、水平井钻井过程中,常有岩屑运移不畅,形成岩屑床的现象发生,导致摩阻增大、蹩钻等复杂问题,严重时甚至影响钻井安全。本文分析了一种短节式的井眼清洁工具,采用计算流体动力学对其偏心旋转工况下的流场进行模拟,通过特征截面流线图、速度云图等分析了工具对该井段的流场扰动作用机理;通过多相流计算,得出了岩屑颗粒运动情况。分析表明,工具对流场具有导流和搅拌的作用,加速岩屑颗粒运动;随着工具转速增大,工具对流场的扰动作用加大,岩屑颗粒离开模型的最终速度增大,因此颗粒滑落距离增加,有利于岩屑携带。在某油田1603井的现场试验显示,合理安放多个井眼清洁工具后振动筛返屑量明显增加,后两次收集岩屑体积分别是使用前的3.75倍和1.6倍。     

多工艺反循环钻井技术发展现状与展望

反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻井液密度窗口、井眼净化和水平段长度延伸等需求提供新的技术方案。文章通过梳理开展反循环钻井技术以来各家反循环钻井技术的研究进展与成果,总结了单壁钻杆反循环钻井技术、双壁钻杆反循环钻井技术、单壁钻杆+双壁钻杆反循环钻井技术、多通道钻具反循环钻井技术的工作原理及技术特色、适应的工作环境等,并在此基础上提出了反循环钻井技术在油气钻井领域的发展方向及建议。文章的研究成果可以为反循环研究工作提供信息,助力深井超深井超大尺寸井眼提速钻进、井漏等复杂井眼处理以及非常规油气资源安全效益开发提供技术支撑。